JP5691822B2 - Shaft-type waste pyrolysis furnace and method for pyrolyzing waste materials - Google Patents

Shaft-type waste pyrolysis furnace and method for pyrolyzing waste materials Download PDF

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Description

本発明は、シャフト型廃棄物熱分解炉および廃棄物原料の熱分解方法に関する。 The present invention relates to a shaft-type waste pyrolysis furnace and a thermal decomposition method for waste raw materials .

近年、二酸化炭素の排出量を削減する狙いから、廃棄物を有効活用する方法として、燃料としての利用を可能とする可燃性ガスの製造が試みられている。この廃棄物原料は、例えば、都市ゴミ、廃プラスチック、廃タイヤ、木質系バイオマス等の多様な廃棄物を複合的に含む原料である。これらの廃棄物の多くは炭素を含むため、熱分解炉に投入して熱分解すると、可燃性のガスが発生する。さらに改質炉を用いてこのガスを改質し、効率的に利用可能な原燃料ガスを得る手法が提案されている。熱分解炉としては、例えば、シャフト型熱分解炉、流動層型熱分解炉、およびストーカ型熱分解炉などが知られている。   In recent years, in order to reduce carbon dioxide emissions, as a method for effectively using waste, production of combustible gas that can be used as fuel has been attempted. This waste raw material is a raw material that contains a combination of various wastes such as municipal waste, waste plastic, waste tires, and woody biomass. Since most of these wastes contain carbon, combustible gas is generated when they are put into a pyrolysis furnace and pyrolyzed. Further, a method has been proposed in which this gas is reformed using a reforming furnace to obtain an efficiently usable raw fuel gas. As the pyrolysis furnace, for example, a shaft type pyrolysis furnace, a fluidized bed type pyrolysis furnace, a stoker type pyrolysis furnace, and the like are known.

シャフト型熱分解炉は、例えば、特許文献1および特許文献2に記載されている。特許文献1には、廃棄物を含む炭素質資源を熱分解するシャフト型の炉が記載されている。また、特許文献2には、矩形断面を有するシャフト型熱分解炉が記載されている。これらのシャフト型熱分解炉において、原料は炉の上部から投入されて落下し、炉内に堆積する。一方、原料の熱分解によって生じた生成ガスは、炉内を上昇し、炉の上部から回収される。炉内を上昇する生成ガスは、堆積した原料を乾燥および昇温させて熱分解を促進する。   The shaft-type pyrolysis furnace is described in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example. Patent Document 1 describes a shaft-type furnace that thermally decomposes carbonaceous resources including waste. Patent Document 2 describes a shaft-type pyrolysis furnace having a rectangular cross section. In these shaft-type pyrolysis furnaces, the raw material is introduced from the top of the furnace, falls, and accumulates in the furnace. On the other hand, the product gas generated by the thermal decomposition of the raw material rises in the furnace and is recovered from the upper part of the furnace. The product gas rising in the furnace accelerates thermal decomposition by drying and raising the temperature of the deposited raw material.

また、流動層型熱分解炉およびストーカ型熱分解炉は、例えば、特許文献3および特許文献4に記載されている。流動層型熱分解炉およびストーカ型熱分解炉では、原料は炉の下部から投入され、生成ガスは炉の上部から回収される。特許文献3には、流動層型またはストーカ型の熱反応炉において、炉内に山笠構造の障壁を設けることによって燃焼ガスの流れを制御して反転気流を生じさせ、燃焼ガスに混入した未反応原料の反応を促進する技術が記載されている。また、特許文献4には、いずれも流動層型の熱分解炉と燃焼炉とを隣接して設け、熱分解炉で発生した未燃チャーを燃焼炉に供給して熱源として利用する技術が記載されている。このように、流動層型熱分解炉やストーカ型熱分解炉では、未反応原料の反応を促進し、原料の熱利用の効率を向上させる技術が提案されている。   Moreover, the fluidized bed type | mold pyrolysis furnace and the stoker type | mold pyrolysis furnace are described in the patent document 3 and the patent document 4, for example. In the fluidized bed type pyrolysis furnace and stoker type pyrolysis furnace, the raw material is input from the lower part of the furnace, and the product gas is recovered from the upper part of the furnace. In Patent Document 3, in a fluidized-bed or stoker-type thermal reaction furnace, a flow of combustion gas is controlled by providing a barrier with a Yamakasa structure in the furnace to generate an inversion airflow, which is not mixed in the combustion gas. A technique for promoting the reaction of the reaction raw materials is described. Patent Document 4 describes a technique in which a fluidized bed type pyrolysis furnace and a combustion furnace are provided adjacent to each other, and unburnt char generated in the pyrolysis furnace is supplied to the combustion furnace and used as a heat source. Has been. As described above, in the fluidized bed type pyrolysis furnace and the stoker type pyrolysis furnace, a technique for promoting the reaction of the unreacted raw material and improving the heat utilization efficiency of the raw material has been proposed.

特許第3914474号公報Japanese Patent No. 3914474 特許第4505422号公報Japanese Patent No. 4505422 特開平5−203130号公報JP-A-5-203130 国際公開第99/23431号International Publication No. 99/23431

これに対して、上記の特許文献1および特許文献2などに記載の従来のシャフト型熱分解炉では、炉内を徐々に下降する原料と、炉内をゆっくりと上昇する高温の生成ガスとが対向流で熱交換することによって原料が昇温されて熱分解が促進されるため、特許文献3および特許文献4などに記載の流動層型熱分解炉(上昇ガス流が非常に速い)やストーカ型熱分解炉(固定床で偏流ができ易く、偏流部分の流速が高くなる)におけるような、原料の一部がガス流に同伴されて未反応のまま飛散するという問題は、これまでほとんど想定されておらず、かかる飛散を抑制する技術について、流動層型熱分解炉などのように多くの検討はなされてこなかった。ところが、本願発明者らが鋭意研究したところ、シャフト型熱分解炉においても、未反応の原料が問題になる場合があることが判明した。   On the other hand, in the conventional shaft-type pyrolysis furnace described in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, a raw material that gradually descends in the furnace and a high-temperature product gas that slowly rises in the furnace include Since the raw material is heated by the heat exchange in the counter flow and the thermal decomposition is promoted, the fluidized bed type thermal decomposition furnace (the rising gas flow is very fast) or the stoker described in Patent Document 3 and Patent Document 4 The problem that part of the raw material is entrained in the gas flow and scattered unreacted as in the case of a type pyrolysis furnace (which is easy to drift in a fixed bed and the flow velocity of the drifting part becomes high) has been almost assumed so far However, many studies have not been made on techniques for suppressing such scattering, such as in a fluidized bed pyrolysis furnace. However, as a result of intensive studies by the inventors of the present application, it has been found that unreacted raw materials may be a problem even in a shaft-type pyrolysis furnace.

図8は、従来のシャフト型熱分解炉である熱分解炉10の模式的な縦断面図である。図8を参照すると、原料は、炉体11の頂部に設けられた原料投入口12から投入され、矢印(白)に従って炉体11の内部の空間を落下し、炉体11の下部に堆積する。炉体11の下部にはバーナ13が設けられている。堆積した原料の一部は、バーナ13から供給される空気や酸素の一方もしくは両方、またはさらに水蒸気などの反応助剤によって原料の一部を燃焼する。この燃焼によって周辺の原料の温度が高温に保たれ、原料の熱分解反応が進行する。また、燃焼排ガス等の高温ガスを投入し、その顕熱を用いて熱分解反応を進行させてもよい。   FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of a pyrolysis furnace 10 which is a conventional shaft-type pyrolysis furnace. Referring to FIG. 8, the raw material is input from a raw material inlet 12 provided at the top of the furnace body 11, falls in the space inside the furnace body 11 according to the arrow (white), and accumulates in the lower part of the furnace body 11. . A burner 13 is provided below the furnace body 11. A part of the deposited raw material is combusted by a reaction aid such as one or both of air and oxygen supplied from the burner 13, or water vapor. By this combustion, the temperature of the surrounding raw materials is kept high, and the thermal decomposition reaction of the raw materials proceeds. Alternatively, a high temperature gas such as combustion exhaust gas may be introduced and the sensible heat may be used to advance the pyrolysis reaction.

一方、熱分解反応によって発生した生成ガスは、矢印(黒)に従って炉体11の内部の空間を上昇し、炉体11の上部に設けられたガス排出口14から排出される。さらに、生成ガスは、ガス排出口14に連通する排気ダクト15を通って改質炉などに供給される。熱分解反応によって発生した炭化物および残渣は、炉体11の底部に設けられた残渣排出口16から炉外に排出される。   On the other hand, the product gas generated by the pyrolysis reaction rises in the space inside the furnace body 11 according to the arrow (black) and is discharged from the gas discharge port 14 provided in the upper part of the furnace body 11. Further, the generated gas is supplied to a reforming furnace or the like through an exhaust duct 15 communicating with the gas discharge port 14. Carbides and residues generated by the thermal decomposition reaction are discharged out of the furnace through a residue discharge port 16 provided at the bottom of the furnace body 11.

本願発明者らの試験によれば、熱分解炉10における生成ガスの温度は、バーナ13付近では約1100〜1200℃であるが、堆積した原料の間を上昇する過程で温度が低下し、堆積面S付近では約300〜500℃になる。かかる生成ガスの原料中での温度分布の概略を示す等温線を、図中に細線で示す。一方、原料の温度は、堆積面Sより下で徐々に上昇し、水分が蒸発する時点で約100℃になり、さらに上昇して反応温度に到達する。反応温度は、例えば木質バイオマス(杉)では約250〜450℃、廃プラスチック(PE、PP、PS)では約350〜500℃、廃タイヤでは約300〜500℃である。原料が反応温度に到達すれば、数秒間から数十秒間で熱分解反応は完了する。   According to the tests by the present inventors, the temperature of the product gas in the pyrolysis furnace 10 is about 1100 to 1200 ° C. near the burner 13, but the temperature decreases in the process of rising between the deposited raw materials, In the vicinity of the surface S, the temperature is about 300 to 500 ° C. An isotherm showing an outline of the temperature distribution in the raw material of the product gas is shown by a thin line in the figure. On the other hand, the temperature of the raw material gradually increases below the deposition surface S, reaches about 100 ° C. when the moisture evaporates, and further increases to reach the reaction temperature. The reaction temperature is, for example, about 250 to 450 ° C. for woody biomass (cedar), about 350 to 500 ° C. for waste plastics (PE, PP, PS), and about 300 to 500 ° C. for waste tires. When the raw material reaches the reaction temperature, the pyrolysis reaction is completed in several seconds to several tens of seconds.

本願発明者らは、熱分解炉10に木質バイオマス、廃プラスチック、および廃タイヤなどを含む原料を投入して熱分解する試験を行ってきた。その結果、図示されているように、原料に含まれる軽量飛散物Fが炉体11の内部を落下する前に飛散し、上昇する生成ガスに巻き込まれてガス排出口14へとショートカットし、そのまま生成ガスに混入して排出されてしまうことがわかった。   The inventors of the present application have conducted a test in which a pyrolysis furnace 10 is charged with raw materials including woody biomass, waste plastics, waste tires, and the like and pyrolyzed. As a result, as shown in the figure, the lightweight scattered matter F contained in the raw material is scattered before falling inside the furnace body 11 and is short-circuited to the gas discharge port 14 by being caught in the rising generated gas, as it is. It was found that the product gas was mixed and discharged.

ここで、軽量飛散物Fは、例えばフラフ状廃プラスチックや粉状木質バイオマスなどの、比重が小さく厚さが薄い原料である。熱分解炉10において、軽量飛散物Fの多くは、原料の堆積面Sに到達する前に飛散し、生成ガスに巻き込まれてガス排出口14へとショートカットする。それゆえ、多くの軽量飛散物Fは、反応時間が十分に確保されず、未反応のまま生成ガスに混入して排出される。この場合、軽量飛散物Fが十分に反応せず炉外に排出されることは、その分、ガス化効率が低下するという問題を生じると共に、生成ガスに混入した軽量飛散物Fが生成ガスに含まれるタール分をバインダーとして排気ダクト15の内面に固着して生成ガスの流路を閉塞するという問題も生じる。それゆえ、熱分解炉10から生成ガスを安定して排出するためには、排気ダクト15の内面に固着した固形物を定期的に清掃せねばならず、これが設備稼働率を低下させる原因になる。   Here, the lightweight scattered matter F is a raw material having a small specific gravity and a small thickness, such as fluffy waste plastic and powdery woody biomass. In the pyrolysis furnace 10, most of the light weight scattered matter F is scattered before reaching the raw material deposition surface S, and is trapped in the generated gas and shortcuts to the gas discharge port 14. Therefore, a lot of lightweight scattered matter F is not ensured sufficiently for the reaction time, and is mixed with the product gas without being reacted. In this case, when the light scattered F is not sufficiently reacted and discharged to the outside of the furnace, the gasification efficiency is lowered accordingly, and the light scattered F mixed in the generated gas becomes the generated gas. There also arises a problem that the tar content contained is fixed to the inner surface of the exhaust duct 15 as a binder to block the flow path of the product gas. Therefore, in order to stably discharge the generated gas from the pyrolysis furnace 10, the solid matter fixed to the inner surface of the exhaust duct 15 must be periodically cleaned, which causes a reduction in equipment operation rate. .

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ガス化効率の低下につながる未反応物の炉外への排出を抑制または防止することと、これにより排気ダクトへの固形物の固着を減少させることによって、シャフト型熱分解炉の設備稼働率を向上させることとが可能な、新規かつ改良されたシャフト型廃棄物熱分解炉および廃棄物原料の熱分解方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to suppress or prevent discharge of unreacted substances out of the furnace leading to a decrease in gasification efficiency, A new and improved shaft-type waste pyrolysis furnace and waste raw material that can improve the operation rate of the shaft-type pyrolysis furnace by reducing solid matter sticking to the exhaust duct. It is in providing the thermal decomposition method.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、軽量飛散物を含む廃棄物原料(以下、単に「原料」ともいう。)が投入される原料投入口、および原料の熱分解によって生成された生成ガスが排出されるガス排出口が上部に設けられる炉体と、炉体の頂部から底部に向かって垂下して、炉内空間の一部を、原料投入口から原料を落下させるための第1の炉内空間と、生成ガスをガス排出口まで上昇させるための第2の炉内空間とに分割する仕切り部材と、を含むことを特徴とする、シャフト型廃棄物熱分解炉(以下、単に「シャフト型熱分解炉」とも、また、さらには単に「熱分解炉」ともいう。)が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, a raw material charging port into which a waste raw material containing lightweight scattered matters (hereinafter, also simply referred to as “raw material”) is input, and thermal decomposition of the raw material A furnace body provided with a gas outlet through which the generated product gas is exhausted, and a furnace body that hangs down from the top to the bottom of the furnace body, and drops the raw material from the raw material inlet through a part of the furnace space A shaft-type waste pyrolysis furnace comprising: a partition member that divides a first furnace space for the purpose and a second furnace space for raising the generated gas to the gas discharge port. (Hereinafter simply referred to as “shaft-type pyrolysis furnace” or even simply “pyrolysis furnace”) .

かかる構成によれば、シャフト型廃棄物熱分解炉において、原料が落下する第1の炉内空間と、生成ガスが上昇する第2の炉内空間とが仕切り部材によって隔てられることによって、原料に含まれる軽量飛散物が原料投入口からガス排出口へとショートカットすることを防ぐことができる。 According to such a configuration, in the shaft-type waste pyrolysis furnace, the first furnace space in which the raw material falls and the second furnace space in which the generated gas rises are separated by the partition member, whereby the raw material is separated. It is possible to prevent the light-weight scattered matter included from being short-cut from the raw material inlet to the gas outlet.

上記のシャフト型廃棄物熱分解炉は、炉体の内部の原料の堆積高さを測定する測定手段と、原料の高さに応じて仕切り部材を昇降させる昇降手段と、をさらに含んでもよい。 The shaft-type waste pyrolysis furnace may further include a measuring unit that measures the deposition height of the raw material inside the furnace body, and an elevating unit that raises and lowers the partition member according to the height of the raw material.

かかる構成によれば、原料の堆積高さの変化に応じて仕切り部材を最適な位置に配置することができる。   According to such a configuration, the partition member can be arranged at an optimal position in accordance with a change in the deposition height of the raw material.

また、上記のシャフト型廃棄物熱分解炉は、第2の炉内空間に反応助剤を供給する反応助剤供給手段をさらに含んでもよい。 The shaft-type waste pyrolysis furnace may further include a reaction aid supply means for supplying the reaction aid to the second furnace space.

かかる構成によれば、排出される生成ガスの温度を上昇させて、生成ガス中のタールが排気ダクトに固着するのを防ぐことができる。   According to such a configuration, it is possible to prevent the tar in the generated gas from adhering to the exhaust duct by increasing the temperature of the discharged generated gas.

また、上記のシャフト型廃棄物熱分解炉において、仕切り部材の下端は、炉体の内部の原料の堆積面よりも上方に位置してもよい。 In the shaft-type waste pyrolysis furnace, the lower end of the partition member may be positioned above the deposition surface of the raw material inside the furnace body.

かかる構成によれば、堆積した原料の内部での生成ガスの流れの偏りが少なくなり、生成ガスが炉内を上昇するときの抵抗を減少させることができる。   According to such a configuration, the deviation of the flow of the product gas inside the deposited raw material is reduced, and the resistance when the product gas rises in the furnace can be reduced.

また、上記のシャフト型廃棄物熱分解炉において、第2の炉内空間の水平方向断面積は、ガス排出口に連通する排気ダクトの断面積以上であってもよい。 In the shaft-type waste pyrolysis furnace, the horizontal sectional area of the second furnace space may be equal to or larger than the sectional area of the exhaust duct communicating with the gas discharge port.

かかる構成によれば、炉内を上昇する生成ガスの流速が、排気ダクトを流れる生成ガスの流速よりも大きくなるのを防ぎ、圧力損失や摩耗損傷の過度の増加を防止することができる。   According to such a configuration, the flow rate of the product gas rising in the furnace can be prevented from becoming larger than the flow rate of the product gas flowing through the exhaust duct, and an excessive increase in pressure loss and wear damage can be prevented.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のシャフト型廃棄物熱分解炉を用いた廃棄物原料の熱分解方法であって、原料投入口から原料を投入し、第1の炉内空間で原料を落下させて炉体の内部に堆積させ、原料を熱分解して生成ガスを生成し、第2の炉内空間で生成ガスを上昇させてガス排出口から排出することを特徴とする廃棄物原料の熱分解方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, there is provided a thermal decomposition method of a waste material using the shaft-type waste pyrolysis furnace, wherein the raw material is input from a material input port. Then, the raw material is dropped in the first furnace space and deposited inside the furnace body, the raw material is pyrolyzed to generate product gas, and the generated gas is raised in the second furnace space to discharge the gas. A method for pyrolyzing a waste material characterized in that it is discharged from the wastewater is provided.

以上説明したように本発明によれば、廃棄物原料中の軽量飛散物の反応が促進されることによって、ガス化効率の低下につながる生成ガスに混入する未反応の軽量飛散物が減少する。従って、排気ダクトへの固形物の固着が減少し、シャフト型廃棄物熱分解炉の設備稼働率を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the reaction of the light scattered matter in the waste material is promoted, thereby reducing the unreacted light scattered matter mixed in the generated gas that leads to a reduction in gasification efficiency. Therefore, solid matter sticking to the exhaust duct is reduced, and the equipment operation rate of the shaft-type waste pyrolysis furnace can be improved.

本発明の第1の実施形態に係る熱分解炉の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal section of the thermal decomposition furnace concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示す熱分解炉のI−I線断面図である。It is the II sectional view taken on the line of the thermal decomposition furnace shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係る熱分解炉の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal section of a thermal decomposition furnace concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る熱分解炉の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view of the thermal decomposition furnace which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る熱分解炉の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal cross-sectional view of the thermal decomposition furnace which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施例における試験結果を示す写真である。It is a photograph which shows the test result in the Example of this invention. 比較例における試験結果を示す写真である。It is a photograph which shows the test result in a comparative example. 従来のシャフト型熱分解炉の模式的な縦断面図である。It is a typical longitudinal section of the conventional shaft type pyrolysis furnace.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱分解炉100の模式的な縦断面図である。図1を参照すると、熱分解炉100は、シャフト型の熱分解炉である。熱分解炉100の炉体101には、原料が投入される原料投入口102、空気や酸素の一方もしくは両方、またはさらに水蒸気などの反応助剤を供給する反応助剤供給手段であるバーナ103、生成ガスが排出されるガス排出口104、および炭化物および残渣が排出される残渣排出口106が設けられる。また、ガス排出口104に連通して排気ダクト105が設けられる。   FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a pyrolysis furnace 100 according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a pyrolysis furnace 100 is a shaft-type pyrolysis furnace. In the furnace body 101 of the pyrolysis furnace 100, a raw material charging port 102 into which raw materials are charged, a burner 103 which is a reaction auxiliary supply means for supplying a reaction auxiliary such as one or both of air and oxygen, or water vapor, A gas exhaust port 104 through which product gas is exhausted and a residue exhaust port 106 through which carbides and residues are exhausted are provided. An exhaust duct 105 is provided in communication with the gas discharge port 104.

ここで、原料投入口102およびガス排出口104は、それぞれ炉体101の上部に設けられる。図示された例では、原料投入口102およびガス排出口104がいずれも炉体101の頂部に設けられているが、これには限られず、原料投入口102またはガス排出口104のうち一方または両方が、炉体101の上部の側面に設けられてもよい。また、バーナ103は、炉体101の下部に設けられる。バーナ103は、炉内に反応助剤を均一に投入できるように、通常、複数個設置される。また、バーナ103に代えて、もしくは追加して、燃焼排ガスなどの高温ガスを投入してもよい。残渣排出口106は、炉体101の底部に設けられる。   Here, the raw material inlet 102 and the gas outlet 104 are each provided in the upper part of the furnace body 101. In the illustrated example, the raw material inlet 102 and the gas outlet 104 are both provided at the top of the furnace body 101, but the present invention is not limited to this, and one or both of the raw material inlet 102 and the gas outlet 104 are provided. However, the upper side surface of the furnace body 101 may be provided. The burner 103 is provided at the lower part of the furnace body 101. Usually, a plurality of burners 103 are installed so that the reaction aid can be uniformly charged into the furnace. Further, instead of or in addition to the burner 103, a high-temperature gas such as combustion exhaust gas may be input. The residue discharge port 106 is provided at the bottom of the furnace body 101.

さらに、熱分解炉100には、仕切り部材107が設けられる。仕切り部材107は、炉体101の頂部から底部に向かって垂下する形で炉体101に固定されている。仕切り部材107の下端は、炉体101の内部に堆積した原料の堆積面Sに到達している。なお、仕切り部材107の下端は、図示されているように堆積面Sにほぼ一致していてもよいし、堆積面Sよりも下方に位置していてもよい。   Furthermore, the pyrolysis furnace 100 is provided with a partition member 107. The partition member 107 is fixed to the furnace body 101 so as to hang down from the top to the bottom of the furnace body 101. The lower end of the partition member 107 reaches the deposition surface S of the raw material deposited inside the furnace body 101. In addition, the lower end of the partition member 107 may substantially coincide with the deposition surface S as illustrated, or may be positioned below the deposition surface S.

仕切り部材107は、炉内空間の一部を、第1の炉内空間108と第2の炉内空間109とに分割する。第1の炉内空間108は、原料投入口102から投入された原料を堆積面Sまで自由落下させるための空間である。また、第2の炉内空間109は、炉体101の下部で生成され、堆積した原料の間を上昇してきた生成ガスを、さらにガス排出口104まで上昇させるための空間である。   The partition member 107 divides a part of the furnace space into a first furnace space 108 and a second furnace space 109. The first in-furnace space 108 is a space for allowing the raw material input from the raw material input port 102 to freely fall to the deposition surface S. The second in-furnace space 109 is a space for further raising the generated gas generated in the lower part of the furnace body 101 and rising between the deposited raw materials to the gas discharge port 104.

かかる熱分解炉100において、原料は、図示しないホッパーまたはコンベアなどの搬送手段を用いて、炉体101の上部に設けられた原料投入口102から炉内に投入される。投入された原料は、矢印(白)に従って第1の炉内空間108を自由落下し、炉体101の下部に堆積して堆積面Sを形成する。堆積した原料の一部は、バーナ103から供給される空気や酸素の一方もしくは両方、またはさらに水蒸気などの反応助剤によって燃焼することで高温ガスを生成し、その顕熱を用いて熱分解反応を進行させる。なお、反応助剤のうちの蒸気は、バーナ103付近での局所的かつ急激な温度上昇を防止する目的で供給される。また、燃焼排ガス等の高温ガスを投入した場合は、その顕熱によって熱分解反応が進行する。   In such a pyrolysis furnace 100, the raw material is charged into the furnace from a raw material charging port 102 provided at the top of the furnace body 101 using a conveying means such as a hopper or a conveyor (not shown). The input raw material freely falls in the first furnace space 108 in accordance with an arrow (white), and is deposited on the lower part of the furnace body 101 to form a deposition surface S. A part of the deposited raw material is combusted with one or both of air and oxygen supplied from the burner 103 or a reaction aid such as water vapor to generate a high temperature gas, and the sensible heat is used for the pyrolysis reaction. To advance. In addition, the vapor | steam of reaction aid is supplied in order to prevent the local and rapid temperature rise in the burner 103 vicinity. In addition, when a high-temperature gas such as combustion exhaust gas is introduced, the thermal decomposition reaction proceeds by the sensible heat.

本願発明者らの試験によれば、原料の温度は、投入時には常温であるが、炉内を下降するに従って上記の燃焼ガスおよび高温の生成ガスのために上昇し、水分が蒸発する時点で約100℃になる。原料の温度がさらに上昇して反応温度に到達すると、原料の熱分解反応が進行する。反応温度は、例えば木質バイオマス(杉)では約250〜450℃、廃プラスチック(PE、PP、PS)では約350〜500℃、廃タイヤでは約300〜500℃である。原料が反応温度に到達すれば、数秒間から数十秒間で熱分解反応は完了する。   According to the tests by the present inventors, the temperature of the raw material is normal at the time of charging, but rises due to the combustion gas and the high-temperature product gas as it descends in the furnace, and when the moisture evaporates. 100 ° C. When the temperature of the raw material further rises and reaches the reaction temperature, the thermal decomposition reaction of the raw material proceeds. The reaction temperature is, for example, about 250 to 450 ° C. for woody biomass (cedar), about 350 to 500 ° C. for waste plastics (PE, PP, PS), and about 300 to 500 ° C. for waste tires. When the raw material reaches the reaction temperature, the pyrolysis reaction is completed in several seconds to several tens of seconds.

熱分解反応によって発生した生成ガスは、矢印(黒)に従って、堆積した原料の間を上昇する。生成ガスの温度は、バーナ103付近では約1100〜1200℃であるが、堆積した原料の間を上昇する過程で原料を乾燥および昇温させるため、堆積面S付近では約300〜500℃まで低下する。かかる生成ガスの原料中での温度分布の概略を示す等温線を、図中に細線で示す。第2の炉内空間109側の温度がより高くなっているのは、原料中の生成ガスの流れが第2の炉内空間109側に偏るためである。生成ガスは、さらに、第2の炉内空間109を上昇し、ガス排出口104から排出される。ガス排出口104から排出された生成ガスは、排気ダクト105を経由して改質炉などに供給される。ここで、排気ダクト105内の生成ガスは、図示しない吸引ブロワーなどを用いて吸引されている。それゆえ、炉内を上昇する生成ガスは、第1の炉内空間108ではなく第2の炉内空間109に誘導される。   The product gas generated by the pyrolysis reaction rises between the deposited raw materials according to arrows (black). The temperature of the product gas is about 1100 to 1200 ° C. near the burner 103, but the temperature is lowered to about 300 to 500 ° C. near the deposition surface S in order to dry and raise the temperature in the process of rising between the deposited materials. To do. An isotherm showing an outline of the temperature distribution in the raw material of the product gas is shown by a thin line in the figure. The reason why the temperature on the second furnace space 109 side is higher is that the flow of the product gas in the raw material is biased toward the second furnace space 109 side. The generated gas further rises in the second furnace space 109 and is discharged from the gas discharge port 104. The product gas discharged from the gas discharge port 104 is supplied to a reforming furnace or the like via the exhaust duct 105. Here, the generated gas in the exhaust duct 105 is sucked using a suction blower (not shown). Therefore, the product gas rising in the furnace is guided to the second furnace space 109 instead of the first furnace space 108.

一方、熱分解反応によって発生した炭化物および残渣は、残渣排出口106から炉外に排出される。残渣排出口106からの排出物は、冷却後に例えば炭化物および金属とその他の残渣とに分離され、炭化物や金属はそれぞれ再利用されうる。   On the other hand, carbides and residues generated by the pyrolysis reaction are discharged out of the furnace through the residue discharge port 106. The discharge from the residue discharge port 106 is separated into, for example, carbide and metal and other residues after cooling, and the carbide and metal can be reused.

熱分解炉100では、原料が落下する第1の炉内空間108と、生成ガスが上昇する第2の炉内空間109とが、仕切り部材107によって隔てられているため、原料に含まれるフラフ状廃プラスチックや粉状木質バイオマスなどの軽量飛散物Fが上昇する生成ガスに巻き込まれる可能性は少ない。それゆえ、軽量飛散物Fのほとんどが、他の原料と同様に第1の炉内空間108内を落下して、原料の堆積面Sに到達し、さらに炉内を下降する過程で昇温して熱分解される。それゆえ、熱分解炉100では、未反応のまま生成ガスに混入して排出される軽量飛散物Fを大幅に減少させることが可能である。   In the pyrolysis furnace 100, since the first furnace space 108 where the raw material falls and the second furnace space 109 where the generated gas rises are separated by the partition member 107, the fluff shape contained in the raw material There is little possibility that light weight scattered matter F such as waste plastic or powdery woody biomass will be caught in the generated gas. Therefore, most of the light scattered F falls in the first furnace space 108 like the other raw materials, reaches the raw material deposition surface S, and further rises in temperature in the process of descending the furnace. And pyrolyzed. Therefore, in the pyrolysis furnace 100, it is possible to significantly reduce the lightweight scattered matter F that is mixed and discharged in the product gas without being reacted.

図2は、図1に示す熱分解炉100のI−I線断面図である。図2に示されるように、炉体101および仕切り部材107の断面形状は、例えば(a)〜(c)の例のように、さまざまな組合せとすることが可能である。以下で、炉体101および仕切り部材107の断面形状を設定するための条件となりうる要素について説明する。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II of the pyrolysis furnace 100 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the cross-sectional shapes of the furnace body 101 and the partition member 107 can be various combinations as in the examples (a) to (c), for example. Hereinafter, elements that can be conditions for setting the cross-sectional shapes of the furnace body 101 and the partition member 107 will be described.

まず、生成ガスの流速について説明する。ガス排出口104から排出されて排気ダクト105を流れる生成ガスの流速は、約10〜30m/sが適切であることが、本願発明者らの検討によりわかっている。生成ガスの流速がこれよりも大きくなると、圧力損失が増加したり、排気ダクト105の内面の摩耗損傷が生じたりする可能性がある。それゆえ、排気ダクト105の断面積は、排出される生成ガスの流速が上記の範囲になるように設定するのが望ましい。同様に、熱分解炉100の炉内で生成ガスが上昇する第2の炉内空間109の断面積(水平方向断面積)も、生成ガスの流速が上記の範囲を超えないように設定することが望ましい。具体的には、第2の炉内空間109の断面積は、排気ダクト105の断面積以上であることが望ましい。   First, the flow rate of the product gas will be described. The inventors of the present application have found that the appropriate flow rate of the product gas discharged from the gas discharge port 104 and flowing through the exhaust duct 105 is about 10 to 30 m / s. If the flow rate of the product gas is higher than this, the pressure loss may increase, or wear damage on the inner surface of the exhaust duct 105 may occur. Therefore, it is desirable to set the cross-sectional area of the exhaust duct 105 so that the flow rate of the exhausted product gas falls within the above range. Similarly, the cross-sectional area (horizontal direction cross-sectional area) of the second furnace space 109 in which the generated gas rises in the furnace of the pyrolysis furnace 100 is also set so that the flow rate of the generated gas does not exceed the above range. Is desirable. Specifically, the cross-sectional area of the second furnace space 109 is desirably equal to or larger than the cross-sectional area of the exhaust duct 105.

次に、原料の落下軌跡について説明する。原料は、炉体101の上部にある原料投入口102から炉内に投入され、第1の炉内空間108を自由落下する。このとき、原料の落下軌跡が仕切り部材107によって遮られると、炉体101の下部での原料の堆積が不均一になる可能性がある。それゆえ、仕切り部材107の形状は、第1の炉内空間108における原料の落下軌跡をできるだけ遮らないように設定されることが望ましい。具体的には、仕切り部材107の断面形状は、上記のように第2の炉内空間109の断面積を排気ダクト105の断面積以上に保ちつつ、第1の炉内空間108をできるだけ大きくするように設定するのが望ましい。   Next, the dropping trajectory of the raw material will be described. The raw material is introduced into the furnace from the raw material inlet 102 at the top of the furnace body 101, and freely falls in the first furnace space. At this time, if the falling trajectory of the raw material is blocked by the partition member 107, there is a possibility that the raw material is deposited unevenly in the lower portion of the furnace body 101. Therefore, it is desirable that the shape of the partition member 107 is set so as not to obstruct the dropping trajectory of the raw material in the first furnace space 108 as much as possible. Specifically, the cross-sectional shape of the partition member 107 is set to make the first furnace space 108 as large as possible while keeping the cross-sectional area of the second furnace space 109 equal to or larger than the cross-sectional area of the exhaust duct 105 as described above. It is desirable to set as follows.

図2の(a)〜(c)の断面図は、それぞれ、上記の要素を考慮して設定された炉体101および仕切り部材107の断面形状の例を示す。(a)の例は、炉体101の断面形状が略円形、仕切り部材107の断面形状が直線状である場合の例である。(b)の例は、炉体101の断面形状が略円形、仕切り部材107の断面形状が炉体101に沿った円弧形状である場合の例である。また、(c)の例は、炉体101の断面形状が略矩形、仕切り部材107の断面形状が直線状である場合の例である。なお、これらの例に限られず、炉体101および仕切り部材107の断面形状は、例えば上記の要素を考慮したさまざまな組み合わせにすることが可能である。   2A to 2C show examples of the cross-sectional shapes of the furnace body 101 and the partition member 107 set in consideration of the above-described elements. The example of (a) is an example when the cross-sectional shape of the furnace body 101 is substantially circular, and the cross-sectional shape of the partition member 107 is linear. The example of (b) is an example in which the cross-sectional shape of the furnace body 101 is substantially circular, and the cross-sectional shape of the partition member 107 is an arc shape along the furnace body 101. Moreover, the example of (c) is an example when the cross-sectional shape of the furnace body 101 is substantially rectangular, and the cross-sectional shape of the partition member 107 is linear. In addition, it is not restricted to these examples, For example, the cross-sectional shape of the furnace body 101 and the partition member 107 can be various combinations which considered the said element.

(第2の実施形態)
次に、図3を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図3は、本発明の第2の実施形態に係る熱分解炉200の模式的な縦断面図である。図3を参照すると、熱分解炉200は、第1の実施形態に係る熱分解炉100と同様のシャフト型の熱分解炉である。以下の説明では、熱分解炉200のうち熱分解炉100と異なる点について主に説明し、熱分解炉100と同様の構成要素については同一の符号を付することによって詳細説明を省略する。   FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a pyrolysis furnace 200 according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the pyrolysis furnace 200 is a shaft-type pyrolysis furnace similar to the pyrolysis furnace 100 according to the first embodiment. In the following description, points of the pyrolysis furnace 200 that are different from the pyrolysis furnace 100 will be mainly described, and the same components as those of the pyrolysis furnace 100 will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

仕切り部材207は、下端が原料の堆積面Sに到達していない点が、熱分解炉100の仕切り部材107とは異なる。仕切り部材207の下端は、堆積面Sよりも上方に位置するため、仕切り部材207の下端と堆積面Sとの間には所定の大きさの隙間がある。それゆえ、熱分解反応によって発生した生成ガスは、矢印(黒)に従って、堆積した原料の間を堆積面S付近まで上昇し、堆積面Sの上方の空間を経由して第2の炉内空間109に流入する。   The partition member 207 is different from the partition member 107 of the pyrolysis furnace 100 in that the lower end does not reach the raw material deposition surface S. Since the lower end of the partition member 207 is located above the deposition surface S, there is a gap of a predetermined size between the lower end of the partition member 207 and the deposition surface S. Therefore, the generated gas generated by the thermal decomposition reaction rises between the deposited raw materials to the vicinity of the deposition surface S according to the arrow (black), and passes through the space above the deposition surface S to the second furnace space. Flows into 109.

このように、熱分解炉200では、仕切り部材207の下端と堆積面Sとの間に隙間があることによって、この隙間がない熱分解炉100に比べて、生成ガスが炉内を上昇する際の抵抗と、抵抗による圧力損失とを減少させることができる。その一方で、熱分解炉200では、仕切り部材207の下端と堆積面Sとの間に隙間があることによって、軽量飛散物Fが堆積面Sに到達することなく第2の炉内空間109に入ってしまうことを完全には防止できない。   Thus, in the pyrolysis furnace 200, when there is a gap between the lower end of the partition member 207 and the deposition surface S, the generated gas rises in the furnace compared to the pyrolysis furnace 100 without this gap. And the pressure loss due to the resistance can be reduced. On the other hand, in the pyrolysis furnace 200, since there is a gap between the lower end of the partition member 207 and the deposition surface S, the lightweight scattered matter F does not reach the deposition surface S and enters the second furnace space 109. It cannot be completely prevented from entering.

しかしながら、軽量飛散物Fは、例えばフラフ状廃プラスチックや粉状木質バイオマスなどであり、薄い、または粉状の形状を有するため、熱分解反応の反応時間が他の固形物原料の反応時間よりも短くて済む場合が多い。それゆえ、熱分解炉200に投入された原料に含まれる軽量飛散物Fは、堆積面Sに到達しなくても、仕切り部材207の下端まで炉内を下降する過程で昇温し、熱分解反応が完了する可能性が高い。従って、熱分解炉200においても、未反応のまま生成ガスに混入して排出される軽量飛散物Fを大幅に減少させることが可能である。   However, the light scattered F is, for example, fluffy waste plastic or powdered woody biomass, and has a thin or powdery shape, so that the reaction time of the pyrolysis reaction is longer than the reaction time of other solid materials. It is often short. Therefore, even if the lightweight scattered matter F contained in the raw material charged into the pyrolysis furnace 200 does not reach the deposition surface S, the temperature rises in the process of descending the furnace to the lower end of the partition member 207, and pyrolysis occurs. The reaction is likely to be complete. Therefore, also in the pyrolysis furnace 200, it is possible to significantly reduce the lightweight scattered matter F that is mixed and discharged in the product gas without being reacted.

なお、熱分解炉200において、仕切り部材207の下端と堆積面Sとの間の隙間の大きさが大きすぎると、昇温が十分ではない状態で第2の炉内空間109に流入する軽量飛散物Fが多くなるため、未反応の軽量飛散物Fを十分に減少させることが難しくなる。それゆえ、仕切り部材207の下端と堆積面Sとの間の隙間の大きさは、生成ガスの流れやすさとともに、軽量飛散物Fの反応の進行を考慮して設定されることが望ましい。   In the pyrolysis furnace 200, if the size of the gap between the lower end of the partition member 207 and the deposition surface S is too large, the light scattering that flows into the second furnace space 109 in a state where the temperature rise is not sufficient. Since the number of the objects F increases, it becomes difficult to sufficiently reduce the unreacted lightweight scattered objects F. Therefore, it is desirable that the size of the gap between the lower end of the partition member 207 and the deposition surface S is set in consideration of the ease of flow of the product gas and the progress of the reaction of the light scattered F.

(第3の実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4は、本発明の第3の実施形態に係る熱分解炉300の模式的な縦断面図である。図4を参照すると、熱分解炉300は、第1の実施形態に係る熱分解炉100と同様のシャフト型の熱分解炉である。以下の説明では、熱分解炉300のうち熱分解炉100と異なる点について主に説明し、熱分解炉100と同様の構成要素については同一の符号を付することによって詳細説明を省略する。   FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a pyrolysis furnace 300 according to the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the pyrolysis furnace 300 is a shaft-type pyrolysis furnace similar to the pyrolysis furnace 100 according to the first embodiment. In the following description, points of the pyrolysis furnace 300 that are different from the pyrolysis furnace 100 will be mainly described, and the same components as those of the pyrolysis furnace 100 will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

追加バーナ310は、空気、酸素などの反応助剤を供給する反応助剤供給手段であり、第2の炉内空間109に設けられる。追加バーナ310から供給される反応助剤によって、第2の炉内空間109を上昇する生成ガスの一部が燃焼し、生成ガスの温度が上昇する。生成ガスには、熱分解によって発生するタール分や未反応の軽量飛散物Fが少量含まれる場合があるが、追加バーナ310によって温度を上昇させることによって、未反応物をさらに少なくし、その結果として、ガス排出口104から排出された後に、排気ダクト105の内面に固着するのを防ぐことができる。   The additional burner 310 is a reaction aid supply means for supplying a reaction aid such as air or oxygen, and is provided in the second furnace space 109. Due to the reaction aid supplied from the additional burner 310, a part of the product gas rising in the second furnace space 109 is combusted, and the temperature of the product gas rises. The product gas may contain a small amount of tars generated by thermal decomposition and unreacted lightweight scattered matter F. By increasing the temperature by the additional burner 310, the unreacted material is further reduced, and as a result. As a result, it is possible to prevent the exhaust duct 105 from adhering to the inner surface after being exhausted from the gas exhaust port 104.

上述のように、第2の炉内空間109を上昇する生成ガスでは、原料中の軽量飛散物Fの混入が従来と比べて大幅に減少している。そのため、追加バーナ310から供給される反応助剤は、生成ガスの一部を燃焼させるために必要最小限の量とすることが可能である。   As described above, in the product gas rising in the second furnace space 109, the mixing of the lightweight scattered matter F in the raw material is significantly reduced compared to the conventional case. Therefore, the reaction aid supplied from the additional burner 310 can be made the minimum amount necessary for burning a part of the product gas.

なお、上記の説明では、第1の実施形態に係る熱分解炉100に追加バーナ310を設けた熱分解炉300について説明したが、同様に、第2の実施形態に係る熱分解炉200に追加バーナ310を設けてもよい。   In the above description, the pyrolysis furnace 300 provided with the additional burner 310 in the pyrolysis furnace 100 according to the first embodiment has been described. Similarly, the pyrolysis furnace 200 according to the second embodiment is added. A burner 310 may be provided.

(第4の実施形態)
次に、図5を参照して、本発明の第4の実施形態について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5は、本発明の第4の実施形態に係る熱分解炉400の模式的な縦断面図である。図5を参照すると、熱分解炉400は、第1の実施形態に係る熱分解炉100と同様のシャフト型の熱分解炉である。以下の説明では、熱分解炉400のうち熱分解炉100と異なる点について主に説明し、熱分解炉100と同様の構成要素については同一の符号を付することによって詳細説明を省略する。   FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a pyrolysis furnace 400 according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the pyrolysis furnace 400 is a shaft-type pyrolysis furnace similar to the pyrolysis furnace 100 according to the first embodiment. In the following description, differences from the pyrolysis furnace 100 in the pyrolysis furnace 400 will be mainly described, and the same components as those in the pyrolysis furnace 100 will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

仕切り部材407は、炉体101に固定されておらず、炉体101の頂部に設けられた昇降手段である巻上機414から懸垂し、巻上機414の駆動によって昇降可能である点が、熱分解炉100の仕切り部材107とは異なる。仕切り部材407は、例えばワイヤまたはチェーンを用いて巻上機414から懸垂する。仕切り部材407の昇降動作を安定させるために、仕切り部材407の断面形状に対応した形状のガイドレールが炉体101の内壁面に設けられてもよい。仕切り部材407が昇降可能な範囲は、例えば想定される原料の堆積面Sの範囲に応じて設定されうる。   The partition member 407 is not fixed to the furnace body 101, is suspended from a hoisting machine 414 that is an elevating means provided at the top of the furnace body 101, and can be raised and lowered by driving the hoisting machine 414. Different from the partition member 107 of the pyrolysis furnace 100. The partition member 407 is suspended from the hoisting machine 414 using, for example, a wire or a chain. In order to stabilize the lifting and lowering operation of the partition member 407, a guide rail having a shape corresponding to the cross-sectional shape of the partition member 407 may be provided on the inner wall surface of the furnace body 101. The range in which the partition member 407 can move up and down can be set, for example, according to the assumed range of the raw material deposition surface S.

錘411および測定装置412は、炉体101の内部での原料の堆積高さを測定する測定手段である。錘411は、炉体101の頂部に設けられた測定装置412から炉内に懸垂し、原料の堆積面Sに接触している。測定装置412は、錘411が堆積面Sに接触したことによる懸垂負荷の変動によって堆積面Sの位置を検知する。なお、測定手段はこれには限られず、例えば、超音波測距計やマイクロ波測距計を用いて原料の堆積高さが測定されてもよい。   The weight 411 and the measuring device 412 are measuring means for measuring the deposition height of the raw material inside the furnace body 101. The weight 411 is suspended in the furnace from a measuring device 412 provided at the top of the furnace body 101 and is in contact with the raw material deposition surface S. The measuring device 412 detects the position of the deposition surface S based on the variation in the suspension load caused by the weight 411 contacting the deposition surface S. Note that the measuring means is not limited to this, and the deposition height of the raw material may be measured using, for example, an ultrasonic range finder or a microwave range finder.

測定装置412によって測定された原料の高さの情報は、制御装置413に提供される。制御装置413は、測定された原料の高さに応じて、昇降手段である巻上機414を制御して仕切り部材407を昇降させる。制御装置413は、例えば、メモリに格納されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)が実行するコンピュータ、または制御回路として実現されうる。   Information on the height of the raw material measured by the measuring device 412 is provided to the control device 413. The control device 413 controls the hoisting machine 414, which is an elevating means, to raise and lower the partition member 407 according to the measured height of the raw material. The control device 413 can be realized as, for example, a computer that executes a program stored in a memory by a CPU (Central Processing Unit) or a control circuit.

ここで、炉体101の内部における原料の堆積高さの最適値は、例えば原料の種類、配合比、サイズ、含有水分量などによって異なる。また、原料の堆積高さは、熱分解炉400の時間あたりの処理量によっても変動する。熱分解炉400では、仕切り部材407を昇降させることが可能であるため、上記のように原料の堆積高さが変動した場合にも、仕切り部材407が堆積した原料の中に入り込みすぎたり、仕切り部材407が堆積した原料から離れすぎたりすることを防ぎ、仕切り部材407が良好に機能する状態を保つことができる。   Here, the optimum value of the deposition height of the raw material inside the furnace body 101 varies depending on, for example, the type of raw material, the mixing ratio, the size, the amount of moisture contained, and the like. Further, the deposition height of the raw material varies depending on the processing amount per hour of the pyrolysis furnace 400. In the pyrolysis furnace 400, since the partition member 407 can be moved up and down, even when the deposition height of the raw material fluctuates as described above, the partition member 407 enters too much into the deposited material, It is possible to prevent the member 407 from being too far from the deposited raw material, and to maintain a state in which the partition member 407 functions well.

なお、仕切り部材407は、図示されているように下端が堆積面Sに到達した状態を保って昇降することも可能であるが、第2の実施形態にかかる熱分解炉200のように、下端と堆積面Sとの間に所定の隙間がある状態を保って昇降することも可能である。また、熱分解炉400では、これらの状態を相互に切り替えることも可能である。さらに、熱分解炉400に、第3の実施形態に係る熱分解炉300と同様の追加バーナ310が設けられてもよい。   The partition member 407 can be moved up and down with the lower end reaching the deposition surface S as shown in the figure, but the lower end as in the pyrolysis furnace 200 according to the second embodiment. It is also possible to move up and down while maintaining a state where there is a predetermined gap between the surface and the deposition surface S. Moreover, in the pyrolysis furnace 400, it is also possible to switch these states mutually. Furthermore, an additional burner 310 similar to the pyrolysis furnace 300 according to the third embodiment may be provided in the pyrolysis furnace 400.

次に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、上記図1に示した熱分解炉100と同様の構成の熱分解炉を用いて、木質バイオマス、廃プラスチック、および廃タイヤを含む原料を熱分解する試験を実施した。   Next, examples of the present invention will be described. In this example, a test for pyrolyzing raw materials including woody biomass, waste plastic, and waste tires was conducted using a pyrolysis furnace having the same configuration as the pyrolysis furnace 100 shown in FIG.

ここで、木質バイオマスは、サイズが約50×150×20mm以下の固形物であるが、熱分解炉100に投入される前段階での破砕によって、直径が約1mm以下のサイズの粉状物も多く含まれる。廃プラスチックは、サイズが約100×100mmで、厚さが約0.1mm以下のフラフ状廃プラスチックである。廃タイヤは、サイズが約200×200×20mm以下の固形物である。なお、各原料のかさ比重は、木質バイオマスが約0.2t/m、廃プラスチックが約0.07t/m、廃タイヤが約0.4t/mである。また、配合比は、湿質量比で、木質バイオマス:廃プラスチック:廃タイヤ=60:30:10として試験を行った。 Here, the woody biomass is a solid matter having a size of about 50 × 150 × 20 mm or less, but a powdery product having a diameter of about 1 mm or less is also obtained by crushing in a stage before being put into the pyrolysis furnace 100. Many are included. Waste plastic is a fluffy waste plastic having a size of about 100 × 100 mm and a thickness of about 0.1 mm or less. The waste tire is a solid having a size of about 200 × 200 × 20 mm or less. Incidentally, the bulk specific gravity of each raw material is wood biomass about 0.2t / m 3, the waste plastic about 0.07t / m 3, the waste tire is about 0.4t / m 3. Moreover, the compounding ratio was a wet mass ratio, and it tested as woody biomass: waste plastic: waste tire = 60: 30: 10.

本実施例で用いる熱分解炉100は、水平方向断面が面積0.9mの矩形状で、バーナ103から炉体101の頂部までの高さが4mのシャフト型熱分解炉である。上記の原料は、フォークリフトを利用して混合および撹拌された後、原料投入口102から0.6〜0.7t/hで投入された。炉内の温度は、炉体101の頂部で300〜500℃を保つこととし、そのために原料の投入量とバーナ103からの反応助剤の供給量を調整した。 The pyrolysis furnace 100 used in the present embodiment is a shaft-type pyrolysis furnace having a rectangular section with an area of 0.9 m 2 in the horizontal direction and a height from the burner 103 to the top of the furnace body 101 of 4 m. The above raw materials were mixed and stirred using a forklift, and then charged from the raw material inlet 102 at 0.6 to 0.7 t / h. The temperature in the furnace was kept at 300 to 500 ° C. at the top of the furnace body 101, and for this purpose, the amount of raw material charged and the amount of reaction aid supplied from the burner 103 were adjusted.

以上の条件で試験を実施した結果、排気ダクト105の内面に固着する固形物は少なく、2週間の連続試験においても排気ダクト105の内面の清掃は必要にならなかった。図6に、本実施例における2週間経過後の排気ダクト105の内部の写真を示す。図6を参照すると、本実施例では、排気ダクト105の内面に固着する固形物はわずかであることがわかる。   As a result of performing the test under the above conditions, there was little solid matter adhering to the inner surface of the exhaust duct 105, and it was not necessary to clean the inner surface of the exhaust duct 105 even in the continuous test for two weeks. FIG. 6 shows a photograph of the inside of the exhaust duct 105 after two weeks have elapsed in this embodiment. Referring to FIG. 6, it can be seen that in the present embodiment, there is a small amount of solid matter adhering to the inner surface of the exhaust duct 105.

一方、比較例として、上述の従来の熱分解炉10と同様の構成の熱分解炉を用いて、上記の実施例と同様の条件で熱分解試験を実施した。図7に、この比較例における1週間経過後の排気ダクト15の内部の写真を示す。図7を参照すると、この比較例では、排気ダクト15の内面に固着する固形物が上記実施例に比べて多いことがわかる。その結果として、比較例における連続試験では、1週間経過後に排気ダクト15の内面の清掃が必要になった。   On the other hand, as a comparative example, a pyrolysis test was performed under the same conditions as in the above examples, using a pyrolysis furnace having the same configuration as the above-described conventional pyrolysis furnace 10. FIG. 7 shows a photograph of the inside of the exhaust duct 15 after one week in this comparative example. Referring to FIG. 7, it can be seen that in this comparative example, there are more solids fixed to the inner surface of the exhaust duct 15 than in the above embodiment. As a result, the continuous test in the comparative example required cleaning of the inner surface of the exhaust duct 15 after one week.

以上の結果より、本発明の実施形態に係る熱分解炉を用いることによって、排気ダクトへの固形物の固着が減少し、シャフト型熱分解炉の設備稼働率を向上させることが可能であることが実証されたといえる。   From the above results, by using the pyrolysis furnace according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce sticking of solid matter to the exhaust duct and improve the equipment operation rate of the shaft-type pyrolysis furnace. It can be said that has been demonstrated.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

100,200,300,400 熱分解炉
101 炉体
102 原料投入口
103 バーナ
104 ガス排出口
105 排気ダクト
107,207,407 仕切り部材
108 第1の炉内空間
109 第2の炉内空間
310 追加バーナ
411 錘
412 測定装置
413 制御装置
414 巻上機
F 軽量飛散物
S 堆積面
100, 200, 300, 400 Pyrolysis furnace 101 Furnace body 102 Raw material inlet 103 Burner 104 Gas outlet 105 Exhaust duct 107, 207, 407 Partition member 108 First furnace space 109 Second furnace space 310 Additional burner 411 Weight 412 Measuring device 413 Control device 414 Hoisting machine F Light weight scattered matter S Sedimentation surface

Claims (6)

軽量飛散物を含む廃棄物原料が投入される原料投入口、および前記原料の熱分解によって生成された生成ガスが排出されるガス排出口が上部に設けられる炉体と、
前記炉体の頂部から底部に向かって垂下して、炉内空間の一部を、前記原料投入口から前記原料を落下させるための第1の炉内空間と前記生成ガスを前記ガス排出口まで上昇させるための第2の炉内空間とに分割する仕切り部材と、
を備えることを特徴とする、シャフト型廃棄物熱分解炉。
A furnace body provided with a raw material input port into which waste raw materials including lightweight scattered matter are input, and a gas exhaust port through which generated gas generated by thermal decomposition of the raw material is exhausted,
A part of the furnace space is suspended from the top to the bottom of the furnace body, the first furnace space for dropping the raw material from the raw material input port, and the generated gas to the gas discharge port. A partition member that is divided into a second furnace space for raising;
A shaft-type waste pyrolysis furnace comprising:
前記炉体の内部の前記原料の堆積高さを測定する測定手段と、
前記原料の高さに応じて前記仕切り部材を昇降させる昇降手段と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載のシャフト型廃棄物熱分解炉。
Measuring means for measuring the deposition height of the raw material inside the furnace body;
Elevating means for elevating the partition member according to the height of the raw material;
The shaft-type waste pyrolysis furnace according to claim 1, further comprising:
前記第2の炉内空間に反応助剤を供給する反応助剤供給手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1または2に記載のシャフト型廃棄物熱分解炉。 The shaft-type waste pyrolysis furnace according to claim 1 or 2, further comprising a reaction aid supply means for supplying a reaction aid to the second furnace space. 前記仕切り部材の下端は、前記炉体の内部の前記原料の堆積面よりも上方に位置することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシャフト型廃棄物熱分解炉。 The shaft-type waste pyrolysis furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein a lower end of the partition member is positioned above a deposition surface of the raw material inside the furnace body. . 前記第2の炉内空間の水平方向断面積は、前記ガス排出口に連通する排気ダクトの断面積以上であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシャフト型廃棄物熱分解炉。 The shaft type according to any one of claims 1 to 4, wherein a horizontal cross-sectional area of the second furnace space is equal to or larger than a cross-sectional area of an exhaust duct communicating with the gas discharge port. Waste pyrolysis furnace. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のシャフト型廃棄物熱分解炉を用いた前記原料の熱分解方法であって、
前記原料投入口から前記原料を投入し、
前記第1の炉内空間で前記原料を落下させて前記炉体の内部に堆積させ、
前記原料を熱分解して前記生成ガスを生成し、
前記第2の炉内空間で前記生成ガスを上昇させて前記ガス排出口から排出する
ことを特徴とする廃棄物原料の熱分解方法。
It is the thermal decomposition method of the said raw material using the shaft type waste thermal decomposition furnace of any one of Claims 1-5,
The raw material is introduced from the raw material inlet,
Dropping the raw material in the first furnace space to deposit in the furnace body;
Pyrolyzing the raw material to produce the product gas,
The method of pyrolyzing waste materials , wherein the product gas is raised in the second furnace space and discharged from the gas discharge port.
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